JPS6158940A - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンの空燃比Ｍ制御装置に関するもので
ある。

（従来技術） エンジン、特に電子燃料噴射式エンジン；こあっては、
少なくともエンジン負荷をパラメータとして含むエンジ
ンの運転状ｙミに応じて、小さい空燃比での運転領域と
大きい空燃比での運転領域とを区分するようにした。も
のがおる、すなわち、例えばエンジン負荷とエンジン回
転数とをパラメータとして、二次空燃比センサからのフ
ィートノへツクを行いつつ理論空燃比で運転を行うフィ
ート八ツク運転領域と、このフィードへフク運転領賊よ
りも低負荷、低回転領域では、理論空燃比よりも大きい
空燃比で運転を行うリーン運転領域と、に区分するよう
にしたのでかある（１、νじ１眉５８−７２６３１号公
報参照）。

このようなものにあっては、エンジンの運転状７Ｇに応
じて、すなわちフィードバック運転（７）、５かリーン
運転領域かによって、対応する運転領域に応じた空燃比
とする必要があるが、この空燃比すＪ換を単に一定の変
化率としたのでは、運転者の予期しないトルク変動が生
じて１円滑な運転が損なわれてしまう場合がある。

（発明の目的） 本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、
運転領域の変更に伴う空燃比切換えを、運転者の要求に
あったものとして、この空燃比切換時における運転性を
向上させたエンジンの空燃比制御装置を提供することを
目的とする。

（発明の構成） 前述の目的を達成するため、本発明にあっては、エンジ
ンの運転状態を変化させる運転者の意思として、スロッ
トル開度の変化が最も大きな要因である点に芝目して、
スロットル開度の変化率が大きいほど、空燃比切換時の
空燃比変化率が大きくなるようにしたものである。

具体的には、少なくともエンジン負荷をパラメータとし
て含むエンジンの運転状態に応じて、小さい空燃比での
運転領域と大きい空燃比での運転領域とを区分するよう
にしたものを前提として。

第１図に示すように、 運転領域検出手段と、 前記運転領域検出手段からの出力を受け空燃比を切換え
る空燃比切換手段と、 スロットル開度の変化率を検出するスロットル変化率検
出手段と、 前記スロー、トル変化率検出手段からの出力を受け、空
燃比切換時に、スロットル開度の変化率が大きいほど空
燃比変化率を大きくする空燃比変化率設定手段と、 を備えたものとしである。勿論、燃料は、燃料噴射弁等
の燃料供給装置よりエンジンへ供給されるものである。

このような構成とすることにより、空燃比切換時に例え
トルク変動が生じたとしても、スロットル開度の変化率
が小さいときは空燃比変化率も小さいので、このトルク
変動を殆んど感じられない程度に小さくすることができ
る。また一方、スロットル開度の変化率が大きいときは
、空燃比変化率も大きくなってスロットル変化率の小さ
いときよりもトルク変動が大きくなるが、この大きなト
ルク変動は、スロットル開度を急激に変化させてエンジ
ンの運転状態を大きく変化させるという運転者の意思に
沿ったものとなるため、換言すれば運転者の予期する（
あるいは期待する）ものであるため、むしろエンジンの
応答性良好というように促えられて正転性阻害というこ
とにはならなり・ものである。

（実施例） 以下本発明の実施例を添付した図面に基づいて設明する
。

第２図において、エンジン本体１は、シリンダブロック
２とシリンダへ７ド３とピストン４とにより燃焼室５が
画成され、このピストン４の往復動に応じてクランク軸
（図示略）が回転される往復型のものとされている。こ
の燃焼室５には吸気ポート６および排気ポート７が開口
され、吸気ボート６は吸込弁８によりまた排気ポート７
は排気弁９により、それぞれ周知のタイミングで開口さ
れるようになっている。

前記吸気ポート６には、ニアクリーナ１０より伸びる吸
気通路１１が連なり、この吸気通路１１には、エアクリ
ーナ１０側より順次、エアフロメータ１２、スロットル
バルブ１３、サージタンク１４、燃料噴射弁１５が配設
されている。勿論、このサージタンク１４より下流側の
吸気通路１１は、各気筒毎に独立して設けられた独立吸
気通路１１ａとされて、この独立吸気通路１１　ａ＠に
燃料噴射弁１５が設けられている。また、排気ポート７
に連なる排気通路１６には、エンジン本体側より順次、
二次空燃比センサとしてのｏ２センサ１７、排気ガス浄
化装置（三元触媒）１８が配設されている。

第２図中１９は、マイクロコンピュータからなるコント
ロールユニットで、このコントロールユニット１９には
、各信号Ｓ、〜Ｓフはが入力されるが、Ｓ、はニアフロ
メータ１２からの吸入空気量信号であり、Ｓ２はスロッ
トル開度センサ２０からのスロットル開度信号であり、
５２は吸気負圧センサ２１からの吸気負圧信号であり、
Ｓ４はｏｚセセン１７からの二次空燃比信号であり・３
５はピックアップからなるエンジン回転数センサ２ｚか
らの回転数信号であり、Ｓｉは水温センサ２３からのエ
ンジン冷却水温信号であり、Ｓ７はイグニッションスイ
ッチ２４からのエンジン作動信号である。また、このコ
ントロールユニット１９からは、噴射すべき燃料量に対
応した制御信号としての制御パルスが、燃料噴射弁１５
へ出力されるようになっている。

さて次に、コントロールユニット１９によす燃料噴射弁
１５のルｊ御すなわち空燃比ルｊ御について、第３図、
第４図に示すフローチャートに基づいて説明するが、こ
の制御は、最も一般的な制御パルスによるデユーティ制
御を行うようになっている。すなわち、燃料噴射弁１５
に出力される制御パルスのパルス巾が大きい程燃料噴射
弁１５からの燃料噴射量が大きくなるように制御される
ものとなっている。また、本実施例ではエンジンへの燃
料供給態様としては、第４図Ａ−Ｃに示す３つの運転領
域をとり得るようになっている。この運転領域Ａは、理
論空燃比より大きい空燃比で運転されるいわゆるリーン
匣転領域で、アイドル運転時を含むものである。運転領
域Ｂは、排気ガス浄化装置１８を有効に作用させるため
二次空燃比を理論空燃比とするためのフィードバック制
御を行うフィードバック運転領域であり、上記運転領域
Ａを含んでいる。したがって、上記運転領域Ａは所定の
条件下ではフィードバック運転領域となる。運転領域Ｃ
は、高負荷あるいは高回転運転に対処するため、理論空
燃比より小さい空燃比で運転されるいわゆるリッチ運転
領域である。そして、本実施例では、トルク変動が運転
性に大きな影響を与えるリーン運転領域Ａとフィードバ
ック運転領域Ｂとの間での空燃比切換時に本発明を適用
したものとなっている。

上述のことを前提として、第３図のフロチャートにおい
て、先ず、ステップ３１でイニシャライズされた後、ス
テップ３２で入力データ（信号Ｓ　ｌ　’−３？　）が
読込まれて、ステップ３３で、エンジン作動中か否かが
判別される。そして、エンジンが非作勃中であればステ
ップ３２へ戻り、エンジン作動中であればステップ３４
へ移行する。

このステップ３４では、エンジン回転数とエンジン負荷
とにより、基本噴射量Ｔ１が演算されるが、この演算さ
れた噴射量Ｔ、は、第２図に示すシステムの設計基準か
らの理論空燃比に相当するものである。

次いで、ステップ３５により、リーン運転する条件、例
えば冷却水温が５０℃以上となってり一ン運転した嵌に
も円滑な運転が確保されるか否かが判別され、この条件
が成立していないときは、ステップ３６へ移行する。こ
のステップ３６では、０２センサ１７によるフィードバ
ック制御が行われるフィードバック運転領域か否かが判
別され、フィードバック運転領域であれば、後述するよ
うにステ、−／ブ３７でフィードバックによる補正係数
ＣＦを最終補正係数にとしてストアすると共に、この補
正係数ＣＦに基づいて学習値ＣＦ’を更新（学習値ＣＦ
’の更新は特開昭５７−１０５５３０号公報等で周知の
ため詳細は省略する）した後ステップ３８へ移行し、フ
ィード八、り運転領域でなければ、ステップ３７を経る
ことなくステップ３８へ移行する。このステップ３８で
は、０２センサ１７に基づくフィードバック制御による
最終補正係数におよび学習値ＣＦ’を勘案して、基本噴
射Ｍ　Ｔ　＋が最終噴射量Ｔに補正された後、ステップ
３９で、所定の燃料噴射タイミングになったか否か（例
えばクランク角７２０＠毎の所定周期に合致したバ否か
）が判別される。そして、所定の燃料噴射タイミングと
なったならば。

ステップ３８で補正された燃料量に対応したルＩ″ｇ。

パルスがステー、プ４０から出力されることになる。

ここで、上記ステップ３８での学習値ＣＦ’による噴射
量補正は、ステー、ブ３４で設定された設計上の噴射量
に対して、燃料噴射弁１５の個体差（芳干の特性差）を
補正して、設計上設定した通りの燃料量が燃料噴射弁１
５から構成される装置にするだめのものであり、このよ
うなステップ３８での補正を行うために必要な学習値Ｃ
Ｆ’を、０２センサ１７に基づくフィートパー、り制御
中にイすると共に、この学習値ＣＦ′を常に最新のもの
とするため、前記ステップ３７（後述するステップ４８
においても同じ）での学習値更新を行うものである。

前記ステップ３５で、リーン運転条件が成立していると
判別されると、ステップ４１へ移行してリーン運転領域
であるか否かが判別され、このステップ４１でリーン運
転領域ではないと判別されると、ステップ４２へ移行し
て、前回の運転領域がリーン運転領域であったのかフィ
ードバック運転領域であったのかが判別される。このス
テップ４２で、ｒｉｉｒ回の運転領域がリーン運転領域
であると判別されると、このときは、リーン運転領域か
らリッチ運転領域であるフィードバック運転領域へ移行
した直後なので、ステップ４３へ移行して、ここでスロ
ットル変化率が演算される。なお、このスロットル変化
率の演算は、例えばスロットル開度の変化量を１ｌｋｊ
間で微分することにより得られる。この後は、ステップ
４４で、後述する空燃比変化率係数ＣＲをイニシャライ
ズすると共に上記スロットル変化率に応じた後述する時
定数Ａ　（ｔ）が算出された後、前述したステップ３８
移行の処理がなされる。

前記ステップ４２．４３．４４を経た後、ステップ３２
へ戻った後は、再びステップ４２へ経て、ステップ４５
へ移行する。このステップ４５では、Ｏｚセセン１７に
基づくフィードバー２り制御による理論空燃比になって
いるか否か（入＝１か否か）が判別されるが、リーン運
転からフィードバック運転へと移行する途中では、入＝
１ではないのでステップ４６へ移行する。このステップ
４６では、空燃比を変化させるための空燃比変化率係数
ＣＲが、ステップ４４で設定された時定数Ａ　（ｔ）に
基づいて更新された後（ＣＲ←ＣＲ＋Ａ（１）　）　、
　　ステップ４７で、このＣＲに基ツくリッチ補正のた
めの最終補正係数にの演算がなされる。すなわち、いま
までのＫの値にＣＲが加算されて所しい最終補正係数Ｋ
が得られる。この後は、ステップ３８移行の処理を経て
、上述したステップ４６．４７の処理が繰り返し行われ
て、時定数Ａ　（ｔ）に応じた割合で空燃比がリッチに
なり、やがて入＝１となる。二の入；１となった後は１
空燃比切換えが完了したときなので、ステップ４５から
ステー、ブ４８へ移行して、このステップ４８で前述し
た０２センサ１７に基づくフィード八ツク補正係数ＣＦ
を最終補正係数にとしてス）・アすると共に学習値ＣＦ
’の更新がなされてい〈　。

前述の説明から明らかなように、ステ、ブ４２から４３
．４４のルートが、リーン運転領域からリッチ運転領域
としてのフィードバック運転領域へ移行した直後でゐる
（スロットル変化率に応じた時定数Ａ　（ｔ）の決定）
、また、ステップ４２から４５．４６．４７のルートが
、リーン運転領域からフィートパー、り運転領域へと空
燃比を＋７Ｊ換えていく（リッチ化していく）途中段階
である（時定数Ａ　（ｔ）に基づく空燃比変他車）、さ
らに、ステ７ブ４２から４５．４８のルートが、フィー
ドバック運転領域へ切換えられた後のものである（理論
空燃比での運転）、このような空燃比の変化の様子を第
５図に示してあり、図中実線が、スローｙ　）ル変化率
すなわち時定数Ａ　（ｔ）が大きくて、空燃比が短時間
のうちにリーンからリッチ（理論空燃比）へと切換わる
状態を、また図中破線が、スロットル変化率すなわち時
点数Ａ　（ｔ）が小さくて、空燃比がゆっくりとり一ン
からリッチ（理論空燃比）へと切換わる状！Ｅを示しで
ある。

さて次に、リーン運転領域としてのフィードバック運転
領域からり一ン運転領域へ移行する場合について説明す
ると、前記ステー、ブ４１でり−ン運転領域であると判
別されると、ステップ４９へ移行して、前回の運転領域
がリーン運転領域であったかフィードバック運転領域で
あったかが判別される。フィードバック運転領域からリ
ーン正転ｇＪ琺へ移行した直後は、前回の運転領域がフ
ィードバック運転領域となるので、ステップ５０、５１
で順次スロー７トル変化率の演算およびこのｎ；１算さ
れたスロー、トル変化率に対する時定数Ｂ　（ｔ）か算
出されると共に、後述する空燃比変化率係数ＣＬのイニ
シャライズがなされる。勿論、このステップ５０が前記
ステップ４３にまたステップ５１が前記ステップ４４に
対応したものである。

上記ステップ５１での処理を経た後、再びステップ４９
へ戻ってきたときは、ステップ５２へ移行し、空燃比変
化率係数ＣＬが前記時定数Ｂ（ｔ）に基づいて更新され
た後（前記ステップ４６に対Ｉ５）、ステップ５３でリ
ーン補正のための最終補正係数にの＠算ががなされる（
前記ステップ４７に対応）、この後、リーン運転領域に
おけるあらかじめ定められた目標空燃比に対応する目標
補正係数ＫＴが読み出され、この読み出された目標補正
係数ＫＴがステップ５３で演算された最終補正係数以上
であるか否かが判別される。ＫＴかに以上でないときは
、目標空燃比に達っしていないときでおるので、ステッ
プ５６へ移行して、この最終補正係数Ｋがそのまま最終
補正係数にとじて設定された後、ステップ３日以降の処
理を経る。

このようにして、ステップ４９から５２．５３゜５４．
５５．５６のルートを繰り返し経るうちに、やがてＫＴ
かに以上となり、この後は、ステップ５５からステップ
５７へ移行して、最終補正係数ＫがＫＴの値となり、リ
ーン運転領域に対応した空燃比に完全に切換えられるこ
とになる。

このように、ステップ４９から５０．５１のルートがリ
ッチ運転領域としてのフィードバック運転領域からリー
ン運転領域へ移行したときであり、ステップ４９から５
２．５３．５４．５５゜５６が空燃比をフィードバック
運転領域に対応したものからリーン運転領域に対応した
ものへと切換えていく途中であり、ステップ４９から５
２．５３．５４．５５．５７のルートがリーン運転領域
に対応した空燃比に完全に切換わっだときである。この
ような空燃比の変化の様子を第６図に示してあり、図中
実線がスロットル変化率すなわち時定数Ｂ　（ｔ）が大
きいときを、また図中破線が、スロットル変化率が小さ
いときを示しである。

ここで、実施例では、同じスロットル変化率であれば、
リーンからリッチへ移行させるのを、リッチからリーン
へ移行させるときよりも速く行うようにしである（第５
図と第６図とでは、実線同志が互いに同じスロットル変
化率を、また破線同志が同じスロットル変化率となって
いる）、すなわち、リーンからリッチへ移行するときは
、吸入空気に対する燃料の遅れ等により元々リーン化さ
れる傾向にあるためノッキングを生じ易く、このノッキ
ングを回避するため上述のようにしである。また、スロ
、ｈル変化と空燃比変化との様子をまとめて第７図に示
してあり、実線同志と破線同志とが互いに対応関係にあ
る。

なお、実施例では、フィードバック運転領域Ｂとリッチ
運転領Ｂｃとの間では、上述したようなスーツトル変化
率に対応した空燃比変化率の：Ａ整ということを行なっ
ていない、これは、この両運転順≦Ｂ、Ｃ間では、むし
ろトルク変動を生じてエンジンの上転態様が変化したこ
とを明確に知り得る方がより運転者の感覚に合ったもの
となるからである。もっとも、車種等を勘案して、この
両足転領琺Ｂ、Ｃ間でも前述したようなスロットル変化
率に応じて空燃比変化率を調整するようにしてもよい、
勿論、コントロールユニット１９をマイクロコンピュー
タで構成した場合は、デジタル式あるいはアナログ式の
いずれであっても２い。

（発明の効果） 本発明は以上述べたことから明らかなように、互いに異
なる空燃比で運転される２つの運転領域間での切換時に
おいて、不快なトルク変動を解消することができ、運転
′性向上の上で好ましいものが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は木発り］の全体構成図。 第２図は本発明の一実施例を示す全体系統図。 第３図は本発明による制御例を示すフローチャート。 第４図は互いに異なる空燃比での正転領域の区分例を示
す図。 第５図は空燃比がリーンからリッチへ変化する様子を示
す図。 第６図は空燃比がリッチからリーンへ変化する様子を示
す図。 第７図はスロットル変化と空燃比の変化とを対応させて
示す図。 １：エンジン本体 １１：吸気通路 １３：スロットルバルブ １５：燃料噴射弁 １９：コントロールユニット ２０：スロットルセンサ 第１１シＩ 第２図 叩＼Ｔ；’％／＼α雪

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくともエンジン負荷をパラメータとして含む
   エンジンの運転状態に応じて、小さい空燃比での運転領
   域と大きい空燃比での運転領域とを区分するようにした
   エンジンの空燃比制御装置であって、 運転領域検出手段と、 前記運転領域検出手段からの出力を受け空燃比を切換え
   る空燃比切換手段と、 スロットル開度の変化率を検出するスロットル変化率検
   出手段と、 前記スロットル変化率検出手段からの出力を受け、空燃
   比切換時に、スロットル開度の変化率が大きいほど空燃
   比変化率を大きくする空燃比変化率設定手段と、 を備えていることを特徴とするエンジンの空燃比制御装
   置。